為了研究曲溝球軸承的擺動特性和故障檢測方法,在外圈滾道為三維正弦曲線的基礎(chǔ)上,設(shè)計加工了三維二次曲線滾道和三維三次曲線滾道,并對這兩種曲線以及正弦曲線進行了速度與加速度分析;針對二次曲線和三次曲線存在的柔性沖擊問題,提出了修正優(yōu)化方案,并進行了修正前后的曲線滾道外圈的加工;為了探明不同曲線曲溝球軸承的擺動特性,在曲溝球軸承性能試驗臺上,對正弦曲線、二次曲線、三次曲線曲溝球軸承進行了振動信號的采集和振動特性分析,分別獲得三種曲溝球軸承的沖擊特性;在此基礎(chǔ)上,用深度學習模型對曲溝球軸承的振動信號進行了沖擊性檢測,為曲溝球軸承的故障檢測提供依據(jù)。論文研究工作取得的主要結(jié)論如下:1.在9個周期正弦曲線的基礎(chǔ)上,設(shè)計了軸向位移與轉(zhuǎn)角相位為平方和立方關(guān)系的曲溝球軸承外圈滾道三維曲線,9周期三維曲線分別用多段二次曲線和三次曲線拼接完成。完成了三維曲線的繪制并進行三種曲溝球軸承外圈的加工和曲溝球軸承的試制。2.改裝了曲溝球軸承性能試驗臺,搭建了曲溝球軸承振動信號采集系統(tǒng),并完成了試制的正弦曲線、二次曲線、三次曲線曲溝球軸承振動信號的采集和初步分析。通過對信號進行分析得出結(jié)論:二次曲線和三次曲線曲溝球軸承的壽命短暫,振動幅值大,不適于進行實際應(yīng)用。3.針對二次曲線和三次曲線在拼接點處存在二階導數(shù)不連續(xù)的問題,用內(nèi)切圓曲線替代一階導數(shù)曲線尖值突變部分,消除了加速度突變產(chǎn)生的柔性沖擊問題。然后用反向求積分的方法,獲得曲溝球軸承外圈修正后二階導數(shù)連續(xù)的二次曲線和三次曲線。4.進行了正弦、二次、三次曲線曲溝球軸承外圈振動特性的模態(tài)分析,并對三種軸承的振動信號進行了時域分析、頻域分析、小波分析、包絡(luò)分析,獲得了三種曲溝球軸承的振動特性和沖擊特性,二次曲線和三次曲線曲溝球軸承存在沖擊性振動,為曲線拼接點處的加速度突變所引起的。5.用深度學習方法完成了不同曲線形狀的曲溝球軸承振動信號的故障檢測。訓練曲溝球軸承沖擊性振動檢測模型,可以系統(tǒng)性地通過信號采集、輸入模型、輸出分類預測結(jié)果這一流程,來判斷曲溝球軸承是否存在結(jié)構(gòu)缺陷與故障。并采用該模型進行了修正后的二次曲線和三次曲線曲溝球軸承振動信號的沖擊性振動檢測,得出結(jié)論修正方法有效。本論文的研究成果為曲溝球軸承外圈曲線結(jié)構(gòu)與振動性能的關(guān)系提供了參考,有助于曲溝球軸承的進一步開發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域拓展。
【學位單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TH133.3
【部分圖文】：

處理方法等也一直在被改進和完善，轉(zhuǎn)速更高、承載能力更大、和精密專用的軸承不斷推陳出新，推動了工業(yè)技術(shù)進步和機械生產(chǎn)中，常涉及農(nóng)副產(chǎn)品脫粒、棉稈疏解、擠壓搓揉等復雜運動式是用普通的球軸承實現(xiàn)軸或者滾筒的回轉(zhuǎn)運動，而軸向的往計大多為凸輪機構(gòu)或者連桿機構(gòu)。這種設(shè)計形式不僅加大了設(shè)笨重，體積大，而且，降低了工作效率。組在進行棉桿剝皮疏解機(陳達等 2008; 郭康權(quán) 2007)的設(shè)計稈軸向擠壓剪切的同時，沿徑向進行碾壓揉搓更容易實現(xiàn)剝皮(王一目的，課題組設(shè)計了一種曲溝球軸承(褚福勢 2015; 郭康權(quán)等解機的揉搓輥的回轉(zhuǎn)運動變成同時進行周向回轉(zhuǎn)與軸向往復016)。曲溝球軸承的工作原理是將傳統(tǒng)深溝球軸承外圈的圓弧滾期性連續(xù)曲線滾道，滾動體在曲線滾道上運動，從而帶動主軸變運動方式的目的，提高了棉桿剝皮疏解機的工作效率。曲溝球示。

如某些機構(gòu)需要無沖擊特性等。因此，為了拓展曲溝球軸承的應(yīng)用范圍度和加速度分別為線性變化時，曲溝球軸承的擺動特性。本次研究提出兩種球軸承外圈滾道曲線，分別在四分之一個主軸往復周期內(nèi)速度線性變化、加不變和加速度線性變化的往復運動的曲溝球軸承，即往復周期內(nèi)主軸慣性力持不變和線性變化的二次曲線和三次曲線，可用于對回轉(zhuǎn)和往復復合運動有的機構(gòu)。 滾道曲線的設(shè)計計算曲溝球軸承外圈曲線滾道的三維曲線為周期性連續(xù)曲線，周期數(shù)分為奇數(shù)與個周期的曲線滾道軸承，運行過程中滾動體的運動具有共軛性，對軸承的沖為避免該問題，曲溝球軸承的設(shè)計都選擇奇數(shù)個周期的曲線滾道，而周期數(shù)過曲溝球軸承往復運動的頻率過高，難以保證穩(wěn)定性。綜合考慮，周期數(shù)為 7曲線滾道曲溝球軸承較為適合應(yīng)用與研究。12 3 4

維空間皆為同一圓柱面上的空間曲線。了方便加工制造和性能對比，三種曲線在 XOY 平面上是半徑相同的一個圓，其如式 2-1 所示：R= 32.3019X= R·cos(θ) (2-Y= R·sin(θ)了表達方便簡單，本研究采用圓柱坐標系。在圓柱坐標系下，曲溝球軸承外圈滾線為正弦曲線、二次曲線和三次曲線的三維空間曲線分別用：正弦曲線(θ))，二次曲線(Z2=θ2)，三次曲線(Z3=θ3)的一部分，作為曲溝球軸承外圈滾道中了構(gòu)造 9 個周期的曲溝球軸承外圈滾道中心線，先要構(gòu)造其中一個完整周期的其中因為正弦曲線的周期性與無窮階連續(xù)性，可以直接取一個完整周期；二次曲次曲線需要拼接。了便于觀察分析，將拼接以后的三條空間曲線在θ為-π/9~π/9區(qū)間的幾何圖形，坐標的 θ 軸展開，在 ZOθ 平面的幾何曲線如圖 2-2 所示。

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本文編號：2831581